กล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัลและการใช้ประโยชน์ ประวัติความเป็นมาของการสร้างกล้องโทรทรรศน์ เหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญ - การประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ การค้นพบลูกหลานของ Master Lippershey

วันนี้เรากำลังเฉลิมฉลองครบรอบ 400 ปีของการสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบแสงซึ่งเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุดที่เปิดประตูสู่จักรวาลเพื่อมนุษยชาติ เกียรติของการสร้างกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกเป็นของกาลิเลโออย่างถูกต้อง

ดังที่คุณทราบ กาลิเลโอ กาลิเลอีเริ่มทดลองกับเลนส์ในกลางปี ​​1609 หลังจากที่เขาทราบว่ามีการประดิษฐ์กล้องส่องเล็งในฮอลแลนด์สำหรับความต้องการในการนำทาง สร้างขึ้นในปี 1608 โดยอาจแยกจากกันโดยช่างแว่นตาชาวดัตช์ Hans Lippershey, Jacob Metius และ Zechariah Jansen ในเวลาเพียงหกเดือน กาลิเลโอสามารถปรับปรุงสิ่งประดิษฐ์นี้อย่างมีนัยสำคัญ สร้างเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ทรงพลังบนหลักการของมัน และทำการค้นพบที่น่าอัศจรรย์มากมาย

ความสำเร็จของกาลิเลโอในการปรับปรุงกล้องโทรทรรศน์ไม่สามารถถือเป็นเรื่องบังเอิญได้ ปรมาจารย์ด้านเครื่องแก้วชาวอิตาลีมีชื่อเสียงอย่างมากในเวลานั้น ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 13 พวกเขาคิดค้นแว่นตา และในอิตาลีเลนส์ทางทฤษฎีก็ดีที่สุด ผลงานของเลโอนาร์โด ดา วินชี ได้เปลี่ยนจากส่วนหนึ่งของเรขาคณิตมาเป็นวิทยาศาสตร์เชิงปฏิบัติ “จงสวมแว่นตาเพื่อที่คุณจะได้มองเห็นดวงจันทร์ดวงใหญ่” เขาเขียนไว้เมื่อปลายศตวรรษที่ 15 เป็นไปได้แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ Leonardo ก็สามารถใช้ระบบยืดไสลด์ได้

เขาดำเนินการวิจัยต้นฉบับเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 16 ชาวอิตาลี ฟรานเชสโก เมาโรลิคุส (ค.ศ. 1494-1575) Giovanni Batista de la Porta (1535-1615) เพื่อนร่วมชาติของเขาได้อุทิศผลงานอันงดงามสองชิ้นในด้านทัศนศาสตร์ ได้แก่ “Natural Magic” และ “On Refraction” ในระยะหลัง เขายังออกแบบกล้องโทรทรรศน์ด้วยแสงและอ้างว่าเขาสามารถมองเห็นวัตถุขนาดเล็กได้ในระยะไกลมาก ในปี 1609 เขาพยายามปกป้องลำดับความสำคัญในการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ แต่หลักฐานข้อเท็จจริงสำหรับเรื่องนี้ยังไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม งานของกาลิเลโอในพื้นที่นี้เริ่มต้นจากพื้นที่ที่จัดเตรียมไว้อย่างดี แต่เพื่อเป็นการแสดงความเคารพต่อบรรพบุรุษของกาลิเลโอ ขอให้เราจำไว้ว่าเขาคือผู้สร้างเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ใช้งานได้จริงจากของเล่นตลกๆ

กาลิเลโอเริ่มการทดลองของเขาด้วยการผสมผสานเลนส์บวกเป็นวัตถุประสงค์และเลนส์เนกาทีฟเป็นเลนส์ใกล้ตา โดยให้กำลังขยายสามเท่า ตอนนี้การออกแบบนี้เรียกว่ากล้องส่องทางไกลโรงละคร นี่คืออุปกรณ์ออพติคอลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดรองจากแว่นตา แน่นอน กล้องส่องทางไกลโรงละครสมัยใหม่ใช้เลนส์เคลือบคุณภาพสูงเป็นเลนส์และเลนส์ใกล้ตา บางครั้งถึงกับซับซ้อนที่ประกอบด้วยแว่นตาหลาย ๆ อัน ให้มุมมองที่กว้างและภาพที่ยอดเยี่ยม กาลิเลโอใช้เลนส์ธรรมดาสำหรับทั้งวัตถุประสงค์และช่องมองภาพ กล้องโทรทรรศน์ของเขาได้รับผลกระทบจากความคลาดเคลื่อนสีและทรงกลมอย่างรุนแรง เช่น ทำให้ได้ภาพเบลอบริเวณขอบและขาดการโฟกัสเป็นสีต่างๆ

อย่างไรก็ตาม กาลิเลโอไม่ได้หยุดเหมือนปรมาจารย์ชาวดัตช์ด้วย "กล้องส่องทางไกลโรงละคร" แต่ทำการทดลองกับเลนส์ต่อไปและภายในเดือนมกราคม ค.ศ. 1610 ได้สร้างเครื่องมือหลายอย่างที่มีกำลังขยายตั้งแต่ 20 ถึง 33 เท่า ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาทำให้เขาค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง: เขาค้นพบบริวารของดาวพฤหัสบดี ภูเขาและหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ ดวงดาวมากมายในทางช้างเผือก ฯลฯ เมื่อกลางเดือนมีนาคม พ.ศ. 2153 งานของกาลิเลโอได้รับการตีพิมพ์เป็นภาษาละตินใน 550 เล่มในเวนิส Starry Messenger” ซึ่งมีการอธิบายการค้นพบดาราศาสตร์แบบยืดไสลด์ครั้งแรกเหล่านี้ ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1610 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบระยะของดาวศุกร์ และในเดือนพฤศจิกายน เขาได้ค้นพบสัญญาณของวงแหวนบนดาวเสาร์ แม้ว่าเขาจะไม่รู้เกี่ยวกับความหมายที่แท้จริงของการค้นพบของเขา (“ฉันสังเกตเห็นดาวเคราะห์ที่สูงที่สุดในสาม” เขาเขียนใน แอนนาแกรม โดยพยายามรักษาลำดับความสำคัญของการค้นพบ) บางทีอาจจะไม่มีกล้องโทรทรรศน์สักตัวเดียวในศตวรรษต่อๆ มาที่มีส่วนช่วยในด้านวิทยาศาสตร์ได้มากเท่ากับกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกของกาลิเลโอ

อย่างไรก็ตาม ผู้ชื่นชอบดาราศาสตร์ที่พยายามประกอบกล้องโทรทรรศน์จากแว่นตามักจะประหลาดใจกับความสามารถเล็กๆ น้อยๆ ของการออกแบบ ซึ่งด้อยกว่า "ความสามารถในการสังเกตการณ์" อย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์ทำเองของกาลิเลโอ บ่อยครั้ง “กาลิเลโอ” สมัยใหม่ไม่สามารถตรวจจับดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีได้ด้วยซ้ำ ไม่ต้องพูดถึงขั้นตอนของดาวศุกร์ด้วยซ้ำ

ในฟลอเรนซ์ ในพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ (ถัดจากหอศิลป์อุฟฟิซีอันโด่งดัง) กล้องโทรทรรศน์สองดวงแรกๆ ที่สร้างโดยกาลิเลโอถูกเก็บรักษาไว้ นอกจากนี้ยังมีเลนส์กล้องโทรทรรศน์ตัวที่ 3 ที่หักอีกด้วย กาลิเลโอใช้เลนส์นี้ในการสังเกตหลายครั้งในปี 1609-1610 และทรงถวายแก่แกรนด์ดยุกเฟอร์ดินานด์ที่ 2 ต่อมาเลนส์เสียหายโดยไม่ได้ตั้งใจ หลังจากการสิ้นพระชนม์ของกาลิเลโอ (ค.ศ. 1642) เลนส์นี้ถูกเก็บไว้โดยเจ้าชายเลโอโปลด์ เด เมดิซี และหลังจากการสิ้นพระชนม์ (ค.ศ. 1675) เลนส์นี้ก็ถูกเพิ่มเข้าไปในคอลเลกชันเมดิซีในหอศิลป์อุฟฟิซิ ในปี ค.ศ. 1793 ของสะสมดังกล่าวถูกย้ายไปที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์

สิ่งที่น่าสนใจมากคือกรอบงาช้างตกแต่งที่สร้างขึ้นสำหรับเลนส์กาลิเลียนโดยช่างแกะสลัก Vittorio Crosten ลวดลายดอกไม้ที่ละเอียดและซับซ้อนสลับกับรูปภาพเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ จารึกภาษาละตินหลายคำรวมอยู่ในรูปแบบแบบออร์แกนิก ด้านบนมีริบบิ้นซึ่งตอนนี้หายไปแล้ว โดยมีข้อความว่า “MEDICEA SIDERA” (“Medici Stars”) ส่วนกลางขององค์ประกอบสวมมงกุฎด้วยรูปดาวพฤหัสบดีซึ่งมีวงโคจรของดาวเทียม 4 ดวง ล้อมรอบด้วยข้อความ "CLARA DEUM SOBOLES MAGNUM IOVIS INCREMENTUM" ("เทพเจ้ารุ่นรุ่งโรจน์ [หนุ่ม] ผู้สืบเชื้อสายมาจากดาวพฤหัสบดี") . ด้านซ้ายและขวาคือใบหน้าเชิงเปรียบเทียบของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ คำจารึกบนริบบิ้นที่ทอพวงหรีดอยู่รอบเลนส์มีข้อความว่า “HIC ET PRIMUS RETEXIT MACULAS PHEBI ET IOVIS ASTRA” (“เขาเป็นคนแรกที่ค้นพบทั้งจุดของ Phoebus (นั่นคือ ดวงอาทิตย์) และดวงดาวของดาวพฤหัสบดี”) บนคาร์ทัชด้านล่างมีข้อความ: “COELUM LINCEAE GALILEI MENTI APERTUM VITREA PRIMA HAC MOLE NON DUM VISA OSTENDIT SYDERA MEDICEA IURE AB INVENTORE DICTA SPIENS NEMPE DOMINATUR ET ASTRIS” (“ท้องฟ้า เปิดกว้างให้กับจิตใจที่เฉียบแหลมของกาลิเลโอ ด้วยสิ่งนี้ วัตถุแก้วชิ้นแรกที่แสดงดวงดาวจนถึงทุกวันนี้นับแต่นั้นมาก็มองไม่เห็น ซึ่งเรียกอย่างถูกต้องโดยผู้ค้นพบของพวกเขา Medicean ท้ายที่สุดแล้ว ปราชญ์ก็ปกครองดวงดาว")

ข้อมูลเกี่ยวกับนิทรรศการมีอยู่ในเว็บไซต์ของพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์: ลิงก์หมายเลข 100101 อ้างอิง #404001

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 มีการศึกษากล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอที่เก็บไว้ในพิพิธภัณฑ์ฟลอเรนซ์ (ดูตาราง) แม้กระทั่งการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ก็ทำร่วมกับพวกเขาด้วย

ลักษณะทางแสงของเลนส์ตัวแรกและช่องมองภาพของกล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอ (ขนาดเป็นมม.)

ปรากฎว่าหลอดแรกมีความละเอียด 20" และขอบเขตการมองเห็น 15" และอันที่สองคือ 10" และ 15" ตามลำดับ กำลังขยายของหลอดแรกคือ 14x และหลอดที่สอง 20x เลนส์ที่หักของหลอดที่สามที่มีเลนส์ใกล้ตาจากสองหลอดแรกจะให้กำลังขยาย 18 และ 35 เท่า กาลิเลโอสามารถค้นพบสิ่งที่น่าอัศจรรย์ของเขาโดยใช้เครื่องมือที่ไม่สมบูรณ์เช่นนี้ได้หรือไม่?

การทดลองทางประวัติศาสตร์

นี่เป็นคำถามที่ Stephen Ringwood ชาวอังกฤษถามตัวเองและเพื่อหาคำตอบเขาได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุดของกาลิเลโอขึ้นมา (Ringwood S.D. A Galilean telescope // The Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1994, เล่มที่ 35, 1, น. 43-50) . ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2535 สตีฟ ริงวูดได้สร้างการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ตัวที่สามของกาลิเลโอขึ้นใหม่และใช้เวลาหนึ่งปีในการสังเกตการณ์ทุกประเภท เลนส์กล้องโทรทรรศน์ของเขามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 58 มม. และทางยาวโฟกัส 1,650 มม. เช่นเดียวกับกาลิเลโอ ริงวูดลดขนาดเลนส์ลงที่เส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสง D = 38 มม. เพื่อให้ได้คุณภาพของภาพที่ดีขึ้นโดยสูญเสียพลังการเจาะเข้าไปค่อนข้างน้อย เลนส์ใกล้ตาเป็นเลนส์เนกาทีฟที่มีทางยาวโฟกัส -50 มม. ให้กำลังขยาย 33 เท่า เนื่องจากในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์นี้ ช่องมองภาพจะถูกวางไว้ด้านหน้าระนาบโฟกัสของเลนส์ ความยาวรวมของท่อจึงเท่ากับ 1,440 มม.

Ringwood ถือว่าข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของกล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอคือขอบเขตการมองเห็นที่เล็กเพียง 10 นิ้วหรือหนึ่งในสามของจานดวงจันทร์ นอกจากนี้ ที่ขอบของการมองเห็น คุณภาพของภาพจะต่ำมาก โดยใช้วิธีง่ายๆ เกณฑ์ของ Rayleigh ซึ่งอธิบายขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของกำลังการแยกส่วนของเลนส์ คาดว่าจะได้ภาพที่มีคุณภาพที่ 3.5-4.0" อย่างไรก็ตาม ความคลาดเคลื่อนของสีลดลงเหลือ 10-20" พลังการเจาะทะลุของกล้องโทรทรรศน์ ประมาณโดยใช้สูตรง่ายๆ (2 + 5lg ดี) คาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ +9.9 ม. อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ไม่สามารถตรวจพบดาวฤกษ์ที่อ่อนกว่า +8 เมตรได้

เมื่อสังเกตดวงจันทร์ กล้องโทรทรรศน์ก็ทำงานได้ดี เป็นไปได้ที่จะมองเห็นรายละเอียดได้มากกว่าที่กาลิเลโอร่างไว้บนแผนที่ดวงจันทร์ครั้งแรกของเขา “บางทีกาลิเลโออาจเป็นช่างเขียนแบบที่ไม่สำคัญ หรือเขาไม่สนใจรายละเอียดของพื้นผิวดวงจันทร์มากนัก?” - ริงวูดรู้สึกประหลาดใจ หรือบางทีประสบการณ์ของกาลิเลโอในการสร้างกล้องโทรทรรศน์และการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์นั้นยังไม่ครอบคลุมเพียงพอ? สำหรับเราดูเหมือนว่านี่คือเหตุผล คุณภาพของกระจกที่ขัดด้วยมือของกาลิเลโอนั้นไม่สามารถแข่งขันกับเลนส์สมัยใหม่ได้ และแน่นอนว่ากาลิเลโอไม่ได้เรียนรู้ที่จะมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ในทันที: การสังเกตด้วยภาพต้องอาศัยประสบการณ์อย่างมาก

อย่างไรก็ตาม เหตุใดผู้สร้างกล้องโทรทรรศน์ตัวแรก - ชาวดัตช์ - จึงไม่ค้นพบทางดาราศาสตร์? เมื่อสังเกตด้วยกล้องส่องทางไกลโรงละคร (กำลังขยาย 2.5-3.5 เท่า) และด้วยกล้องส่องทางไกลภาคสนาม (กำลังขยาย 7-8 เท่า) คุณจะสังเกตเห็นว่ามีช่องว่างระหว่างความสามารถของพวกเขา กล้องส่องทางไกล 3 เท่าคุณภาพสูงที่ทันสมัยช่วยให้ (เมื่อสังเกตด้วยตาข้างเดียว!) แทบจะมองไม่เห็นหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุด แน่นอนว่าทรัมเป็ตดัตช์ที่มีกำลังขยายเท่ากันแต่คุณภาพต่ำกว่าก็ไม่สามารถทำได้เช่นกัน กล้องส่องทางไกลภาคสนามซึ่งมีความสามารถใกล้เคียงกับกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกของกาลิเลโอ แสดงให้เราเห็นดวงจันทร์ในรัศมีภาพทั้งหมดพร้อมหลุมอุกกาบาตจำนวนมาก หลังจากปรับปรุงทรัมเป็ตของเนเธอร์แลนด์ให้มีกำลังขยายสูงขึ้นหลายเท่า กาลิเลโอก็ก้าวข้าม “ขีดจำกัดของการค้นพบ” ตั้งแต่นั้นมา หลักการนี้ก็ไม่เคยล้มเหลวในการทดลองทางวิทยาศาสตร์: หากคุณจัดการเพื่อปรับปรุงพารามิเตอร์นำของอุปกรณ์ได้หลายครั้ง คุณจะค้นพบอย่างแน่นอน

แน่นอนว่าการค้นพบที่น่าทึ่งที่สุดของกาลิเลโอคือการค้นพบดาวเทียมสี่ดวงของดาวพฤหัสบดีและดิสก์ของดาวเคราะห์นั้นเอง ตรงกันข้ามกับที่คาดไว้ คุณภาพต่ำของกล้องโทรทรรศน์ไม่ได้รบกวนการสังเกตการณ์ระบบดาวเทียมดาวพฤหัสมากนัก ริงวูดมองเห็นดาวเทียมทั้งสี่ดวงได้อย่างชัดเจน และสามารถระบุความเคลื่อนไหวของพวกมันสัมพันธ์กับดาวเคราะห์ทุกคืน เช่นเดียวกับกาลิเลโอ จริงอยู่ มันเป็นไปไม่ได้เสมอไปที่จะโฟกัสภาพของดาวเคราะห์และดาวเทียมในเวลาเดียวกันได้ดีเสมอไป ความคลาดเคลื่อนสีของเลนส์นั้นยากมาก

แต่สำหรับดาวพฤหัสบดีเอง ริงวูดก็เหมือนกับกาลิเลโอ ไม่สามารถตรวจพบรายละเอียดใดๆ บนดิสก์ของดาวเคราะห์ได้ แถบละติจูดคอนทราสต์ต่ำที่ตัดดาวพฤหัสบดีไปตามเส้นศูนย์สูตรถูกชะล้างออกไปอันเป็นผลมาจากความคลาดเคลื่อน

ริงวูดได้รับผลลัพธ์ที่น่าสนใจมากเมื่อสำรวจดาวเสาร์ เช่นเดียวกับกาลิเลโอ เมื่อขยาย 33 เท่า เขามองเห็นเพียงอาการบวมเล็กน้อย (“อวัยวะลึกลับ” ตามที่กาลิเลโอเขียน) ที่ด้านข้างของโลก ซึ่งแน่นอนว่าชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่ไม่สามารถตีความได้ว่าเป็นวงแหวน อย่างไรก็ตาม การทดลองเพิ่มเติมโดย Ringwood แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้ช่องมองภาพที่มีกำลังขยายสูงอื่นๆ ยังสามารถมองเห็นลักษณะของวงแหวนที่ชัดเจนยิ่งขึ้นได้ หากกาลิเลโอทำสิ่งนี้ในสมัยของเขา การค้นพบวงแหวนของดาวเสาร์คงเกิดขึ้นก่อนหน้านี้เกือบครึ่งศตวรรษและจะไม่ใช่ของฮอยเกนส์ (1656)

อย่างไรก็ตาม การสังเกตดาวศุกร์พิสูจน์ให้เห็นว่ากาลิเลโอกลายเป็นนักดาราศาสตร์ที่มีทักษะอย่างรวดเร็ว ปรากฎว่าเมื่อยืดตัวมากที่สุด ระยะของดาวศุกร์จะไม่สามารถมองเห็นได้ เนื่องจากขนาดเชิงมุมของมันเล็กเกินไป และเฉพาะเมื่อดาวศุกร์เข้าใกล้โลกและในระยะ 0.25 เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของมันถึง 45 นิ้ว รูปร่างเสี้ยวของมันก็เห็นได้ชัดเจน ในเวลานี้ ระยะห่างเชิงมุมของมันจากดวงอาทิตย์ไม่ได้ไกลมากอีกต่อไป และการสังเกตก็ทำได้ยาก

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดในการวิจัยทางประวัติศาสตร์ของริงวูดคือการเปิดเผยความเข้าใจผิดเก่าๆ เกี่ยวกับการสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ของกาลิเลโอ จนถึงขณะนี้ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตดวงอาทิตย์ด้วยกล้องโทรทรรศน์กาลิลีโดยการฉายภาพดวงอาทิตย์ลงบนหน้าจอ เนื่องจากเลนส์เนกาทีฟของช่องมองภาพไม่สามารถสร้างภาพที่แท้จริงของวัตถุได้ มีเพียงกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์เท่านั้นที่ประดิษฐ์ขึ้นในภายหลังซึ่งประกอบด้วยเลนส์บวกสองตัวเท่านั้นที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้ เชื่อกันว่าครั้งแรกที่ดวงอาทิตย์ถูกพบเห็นบนหน้าจอที่วางอยู่ด้านหลังช่องมองภาพคือนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน คริสตอฟ ไชเนอร์ (ค.ศ. 1575-1650) เขาสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีการออกแบบคล้ายกันพร้อมกันและเป็นอิสระในปี 1613 กาลิเลโอสังเกตดวงอาทิตย์อย่างไร? ท้ายที่สุดเขาเป็นผู้ค้นพบจุดดับดวงอาทิตย์ มีความเชื่อกันมานานแล้วว่ากาลิเลโอสังเกตแสงกลางวันด้วยตาผ่านเลนส์ใกล้ตา โดยใช้เมฆเป็นตัวกรองแสง หรือเฝ้าดูดวงอาทิตย์ท่ามกลางหมอกที่ต่ำเหนือขอบฟ้า เชื่อกันว่าการสูญเสียการมองเห็นของกาลิเลโอในวัยชราส่วนหนึ่งเกิดจากการสังเกตดวงอาทิตย์ของเขา

อย่างไรก็ตาม ริงวูดค้นพบว่ากล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอสามารถฉายภาพแสงอาทิตย์ลงบนหน้าจอได้ค่อนข้างดี และจุดดับดวงอาทิตย์ก็มองเห็นได้ชัดเจนมาก ต่อมาในจดหมายฉบับหนึ่งของกาลิเลโอ ริงวูดได้ค้นพบคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการสังเกตดวงอาทิตย์โดยการฉายภาพลงบนหน้าจอ เป็นเรื่องแปลกที่เหตุการณ์นี้ไม่เคยถูกบันทึกไว้มาก่อน

ฉันคิดว่าผู้ชื่นชอบดาราศาสตร์ทุกคนจะไม่ปฏิเสธความสุขที่ได้ "เป็นกาลิเลโอ" ในตอนเย็น ในการทำเช่นนี้คุณเพียงแค่ต้องสร้างกล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอแล้วลองค้นพบการค้นพบของชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่อีกครั้ง เมื่อตอนเป็นเด็ก หนึ่งในผู้เขียนบันทึกนี้ได้สร้างท่อ Keplerian จากแว่นสายตา และเมื่อโตเป็นผู้ใหญ่แล้วเขาไม่สามารถต้านทานและสร้างเครื่องมือที่คล้ายกับกล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอได้ เลนส์เสริมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 43 มม. กำลัง +2 ไดออปเตอร์ถูกใช้เป็นเลนส์และเลนส์ใกล้ตาที่มีความยาวโฟกัสประมาณ -45 มม. ถูกนำมาจากกล้องสองตาของโรงละครเก่า กล้องโทรทรรศน์กลับกลายเป็นว่าไม่ได้ทรงพลังมากนักด้วยกำลังขยายเพียง 11 เท่า แต่ขอบเขตการมองเห็นกลับกลายเป็นว่ามีขนาดเล็ก มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 นิ้ว และคุณภาพของภาพไม่สม่ำเสมอ ทำให้แย่ลงอย่างมากเมื่อมองไปยังขอบ อย่างไรก็ตาม ภาพจะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อรูรับแสงของเลนส์ลดลงเหลือเส้นผ่านศูนย์กลาง 22 มม. และดียิ่งขึ้น - สูงสุด 11 มม. แน่นอนว่าความสว่างของภาพลดลง แต่การสังเกตดวงจันทร์ยังได้รับประโยชน์จากสิ่งนี้

ตามที่คาดไว้ เมื่อสังเกตดวงอาทิตย์โดยฉายภาพบนจอสีขาว กล้องโทรทรรศน์นี้ได้สร้างภาพดิสก์สุริยะขึ้นมาจริงๆ ช่องมองภาพเชิงลบทำให้ทางยาวโฟกัสเทียบเท่าของเลนส์เพิ่มขึ้นหลายเท่า (หลักการของเลนส์เทเลโฟโต้) เนื่องจากไม่มีข้อมูลว่ากาลิเลโอติดตั้งกล้องโทรทรรศน์บนขาตั้งกล้องตัวใด ผู้เขียนจึงสังเกตขณะถือกล้องโทรทรรศน์ไว้ในมือ และใช้ลำต้นของต้นไม้ รั้ว หรือกรอบหน้าต่างที่เปิดอยู่เป็นที่จับ เมื่อใช้กำลังขยาย 11 เท่า ก็เพียงพอแล้ว แต่เมื่อใช้กำลังขยาย 30 เท่า กาลิเลโออาจมีปัญหาอย่างเห็นได้ชัด

เราสามารถพิจารณาได้ว่าการทดลองทางประวัติศาสตร์เพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกขึ้นมาใหม่นั้นประสบความสำเร็จ ตอนนี้เรารู้แล้วว่ากล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอเป็นเครื่องมือที่ค่อนข้างไม่สะดวกและไม่ดีในแง่ของดาราศาสตร์สมัยใหม่ มันยังด้อยกว่าเครื่องดนตรีสมัครเล่นในปัจจุบันด้วยซ้ำทุกประการ เขามีข้อได้เปรียบเพียงข้อเดียว - เขาเป็นคนแรกและผู้สร้างกาลิเลโอของเขา "บีบ" ทุกอย่างที่เป็นไปได้ออกจากเครื่องดนตรีของเขา ด้วยเหตุนี้เราจึงให้เกียรติกาลิเลโอและกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกของเขา

มาเป็นกาลิเลโอ

ปีปัจจุบัน พ.ศ. 2552 ได้รับการประกาศให้เป็นปีดาราศาสตร์สากล เพื่อเป็นเกียรติแก่การครบรอบ 400 ปีการกำเนิดของกล้องโทรทรรศน์ นอกเหนือจากที่มีอยู่แล้ว เครือข่ายคอมพิวเตอร์ยังปรากฏสถานที่มหัศจรรย์ใหม่ ๆ มากมายพร้อมภาพถ่ายที่น่าทึ่งของวัตถุทางดาราศาสตร์อีกด้วย

แต่ไม่ว่าเว็บไซต์อินเทอร์เน็ตจะมีข้อมูลที่น่าสนใจมากมายเพียงใด เป้าหมายหลักของ MHA คือการสาธิตจักรวาลที่แท้จริงให้ทุกคนเห็น ดังนั้นหนึ่งในโครงการสำคัญคือการผลิตกล้องโทรทรรศน์ราคาไม่แพงซึ่งทุกคนสามารถเข้าถึงได้ สิ่งที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ "กาลิโลสโคป" ซึ่งเป็นเครื่องหักเหขนาดเล็กที่ออกแบบโดยนักดาราศาสตร์เชิงแสงมืออาชีพ นี่ไม่ใช่สำเนาที่แน่นอนของกล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ แต่เป็นการกลับชาติมาเกิดใหม่ในปัจจุบัน “กาลิโอสโคป” มีเลนส์แก้วไม่มีสีสองเลนส์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. และทางยาวโฟกัส 500 มม. เลนส์ใกล้ตาพลาสติกสี่องค์ประกอบให้กำลังขยาย 25 เท่า และเลนส์บาร์โลว์ 2 เท่าทำให้มีกำลังขยายสูงสุด 50 เท่า ขอบเขตการมองเห็นของกล้องโทรทรรศน์คือ 1.5 o (หรือ 0.75 o เมื่อใช้เลนส์บาร์โลว์) ด้วยเครื่องมือดังกล่าว จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะ "ทำซ้ำ" การค้นพบทั้งหมดของกาลิเลโอ

อย่างไรก็ตาม กาลิเลโอเองที่มีกล้องโทรทรรศน์เช่นนี้ จะทำให้พวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้นมาก ราคาของเครื่องมืออยู่ที่ 15-20 ดอลลาร์ทำให้มีราคาไม่แพงอย่างแท้จริง สิ่งที่น่าสนใจคือ เมื่อใช้เลนส์ใกล้ตาเชิงบวกแบบมาตรฐาน (แม้จะใช้เลนส์บาร์โลว์ก็ตาม) "กาลิโอสโคป" ก็คือหลอดเคปเลอร์จริงๆ แต่เมื่อใช้เลนส์บาร์โลว์เป็นเลนส์ใกล้ตาเท่านั้น มันก็ใช้งานได้สมชื่อ และกลายเป็นหลอดกาลิเลียน 17x การทำซ้ำการค้นพบชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่ในรูปแบบ (ดั้งเดิม!) ไม่ใช่เรื่องง่าย

นี่เป็นเครื่องมือที่สะดวกและแพร่หลายมาก เหมาะสำหรับโรงเรียนและผู้สนใจดาราศาสตร์มือใหม่ ราคาของมันต่ำกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ซึ่งมีความสามารถคล้ายคลึงกันอย่างมาก จะเป็นที่ต้องการอย่างมากที่จะซื้อเครื่องมือดังกล่าวให้กับโรงเรียนของเรา

- ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ คำอธิบายสำหรับดาวเทียมทั้งแบบปกติและแบบไม่ปกติพร้อมภาพถ่าย ดาวเทียมกาลิลี ระยะทางจากดาวเคราะห์และวงโคจร

หลายคนสนใจที่จะรู้ว่าดาวพฤหัสมีดาวเทียมกี่ดวง ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าดาวพฤหัสบดีมีดาวเทียม 53 ดวง แต่ในปี 2019 จำนวนของมันเพิ่มขึ้นเป็น 79 ดวง ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีมีความหลากหลายและดึงดูดความสนใจ แต่ดาวเทียม 4 ดวงแรกที่พบโดยกาลิเลโอนั้นโดดเด่นเป็นพิเศษ

เขาสังเกตเห็นพวกมันผ่านกล้องโทรทรรศน์ของเขาในปี 1610 ไซมอน มาเรียยังอ้างว่าเขาสังเกตเห็นพวกเขา เขาเพียงแต่ไม่ได้เผยแพร่รายงานของเขา อย่างไรก็ตาม เครดิตทั้งหมดตกเป็นของกาลิเลโอ อย่างไรก็ตาม เป็นมาเรียที่เป็นคนตั้งชื่อให้

การค้นพบและการตั้งชื่อดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี

ในปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอ กาลิเลอีได้ปรับปรุงกล้องโทรทรรศน์และสร้างเวอร์ชันของเขาเอง ซึ่งเขาใช้สังเกตการณ์ดาวพฤหัสบดี ที่ระยะหนึ่งจากดาวเคราะห์ฉันสังเกตเห็นจุดสว่าง 4 จุดซึ่งกลายเป็นดาวเทียมขนาดใหญ่

นี่เป็นช่วงเวลาสำคัญทางดาราศาสตร์ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์และสนับสนุนแนวคิดของโคเปอร์นิคัส ในตอนแรกกาลิเลโอต้องการตั้งชื่อดวงจันทร์ตามผู้มีพระคุณ โคซิโม เด เมดิชี แต่ในเวลาเดียวกัน ไซมอน มาริอุสก็สังเกตเห็นดวงจันทร์เช่นกัน โดยตั้งชื่อพวกมันว่า ไอโอ ยูโรปา แกนิมีด และคัลลิสโต

กาลิเลโอปฏิเสธที่จะใช้ชื่อเหล่านี้และเพียงแต่นับดาวเทียมด้วยเลขโรมัน ดังนั้นในแค็ตตาล็อกหลายฉบับ คุณจะสังเกตเห็นความหมายสองประการ

หลังจากการค้นพบดาวเทียมเหล่านี้ ส่วนที่เหลือไม่มีใครรู้อีกเลยตลอดสามศตวรรษถัดมา แต่ในปี 1892 E.E. Barnard สามารถซ่อมแซม Almathea ได้ ดาวเทียมส่วนใหญ่พบในการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์โดยนักวิทยาศาสตร์แห่งศตวรรษที่ 20 เท่านั้น

พบสิ่งต่อไปนี้: Himalia (1904), Elara (1905), Pasipha (1908), Sinope (1914), Lysithea และ Carme (1938), Ananke (1951) และ Leda (1974) ยานโวเอเจอร์พบเมทิส อาดราสเตอิ และเทบา

ตั้งแต่ปี 2542-2546 เครื่องตรวจจับที่มีความละเอียดอ่อนได้แสดงดาวเทียมอีก 34 ดวงและตั้งแต่ปี 2546 - ดวงจันทร์ 16 ดวง ซึ่งบางดวงยังไม่ได้รับชื่ออย่างเป็นทางการ จำนวนทั้งหมดของพวกเขาอยู่ที่ 67

จนกระทั่งช่วงปี 1970 ดาวเทียมดวงอื่นเพียงลงนามด้วยเลขโรมัน วัตถุ V-XIII ได้รับการตั้งชื่อครั้งแรกในปี พ.ศ. 2518 โดยสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล พวกเขาต้องการเชื่อมโยงชื่อกับคนรักและรายการโปรดของดาวพฤหัสบดี และตั้งแต่ปี พ.ศ. 2547 ชื่อต่างๆ ได้รวมลูกหลานของพวกเขาด้วย

ดวงจันทร์กาลิลีของดาวพฤหัสบดี

ดวงจันทร์ไอโอถือเป็นวัตถุภูเขาไฟที่สูงที่สุดในระบบสุริยะทั้งหมด ชั้นผิวถูกปกคลุมไปด้วยกำมะถันอย่างไม่เห็นแก่ตัว ขณะที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่ไปตามเส้นทางการโคจรของมัน มันจะกระตุ้นกระแสน้ำที่โค้งงอพื้นผิวไป 100 เมตร ซึ่งจะสร้างปริมาตรความร้อนเพียงพอที่จะแทนที่น้ำและกระตุ้นภูเขาไฟ

ดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสถูกปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งและอาจมีโลกมหาสมุทรใต้ดิน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าปริมาณน้ำควรเกินปริมาณน้ำบนโลก ดังนั้นวัตถุดังกล่าวจึงถือเป็นแหล่งกำเนิดของชีวิต

ดาวเทียมแกนีมีดเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัส (แซงหน้าดาวพุธ) และเป็นดวงจันทร์ดวงเดียวที่มีสนามแม่เหล็ก นอกจากนี้แกนีมีดยังเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ

ดวงจันทร์คาลลิสโตมีหลุมอุกกาบาตและมีพื้นผิวโบราณที่มีอายุย้อนไปถึงระบบสุริยะในยุคแรกเริ่ม

โครงสร้างของดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเหล่านี้มีลักษณะคล้ายกับการแบ่งส่วนของโลก ไอโอมีแกนกลางและเสื้อคลุม ยูโรปาและแกนีมีดมีแกนกลาง เป็นชั้นน้ำแข็งหนาแน่น และมีเปลือกน้ำแข็งและหินบางๆ ยุโรปควรเพิ่มมหาสมุทรขนาดใหญ่ด้วย ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับชั้นต่างๆ ของคาลลิสโต แต่อาจมีน้ำแข็งและหินอยู่รวมกัน

ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีมีความสัมพันธ์ที่น่าสนใจ โดย Io แข่งขันกับยูโรปาและแกนีมีด ขณะที่แกนีมีดส่งผ่านวงโคจรหนึ่งครั้ง ยูโรปาทำได้ 2 ครั้ง และไอโอทำได้ 4 ครั้ง ทั้งหมดนี้อยู่ในบล็อกแรงโน้มถ่วง

ดาวเทียมดังกล่าวได้รับการเยี่ยมชมโดยยานอวกาศไพโอเนียร์ 10 (พ.ศ. 2516) และ 11 (พ.ศ. 2517) รวมถึงยานอวกาศโวเอเจอร์ 1 และ 2 (พ.ศ. 2522) ซึ่งให้ภาพที่มีสีสันสดใส กาลิเลโอเริ่มโคจรรอบโลกในปี พ.ศ. 2538-2546 โดยบินเหนือพื้นผิวทั้งสี่ดวงที่ระยะทาง 261 กม.

ภาพถ่ายระยะใกล้ของยูโรปาแสดงให้เห็นรอยแตกและการเคลื่อนตัวของน้ำแข็ง ซึ่งอาจบ่งบอกถึงการมีอยู่ของของเหลวด้านล่าง นอกจากนี้ยังเห็นได้จากการก่อตัวของปล่องภูเขาไฟจำนวนเล็กน้อย เนื่องจากชั้นผิวสามารถต่ออายุได้ ด้านล่างนี้คุณสามารถศึกษาดาวเทียมทั้งหมดของดาวพฤหัสบดีพร้อมคำอธิบายลักษณะ ตำแหน่ง ระยะทางจากดาวเคราะห์ และภาพถ่ายจากอวกาศ

นักดาราศาสตร์ Vladimir Busarev เกี่ยวกับดาวเทียมกาลิลีความเป็นไปได้ของการเกิดขึ้นของชีวิตนอกโลกและประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของดาวพฤหัสบดี:

ดาวเทียมปกติของดาวพฤหัสบดี

ดาวเทียมประจำของดาวพฤหัสบดีได้รับการตั้งชื่อเช่นนี้เนื่องจากวงโคจรของพวกมันหมุนไปในทิศทางเดียวกันกับดาวเคราะห์ เส้นทางการโคจรเกือบเป็นวงกลม มีความลาดเอียงต่ำ และโคจรใกล้เส้นศูนย์สูตรของดาวเคราะห์ ที่ใหญ่ที่สุดคือดวงจันทร์กาลิลี

ดาวเทียมเหล่านี้มีมวลประมาณ 99.999% ของมวลทั้งหมดในเส้นทางการโคจรรอบโลก และอยู่ห่างจาก 400,000 ถึง 2,000,000 กม. สิ่งเหล่านี้ยังเป็นวัตถุที่มีมวลมากที่สุดในระบบ ซึ่งเกินกว่ารัศมีของดาวแคระด้วย

รายชื่อดังกล่าวประกอบด้วยไอโอ ยูโรปา แกนิมีด และคัลลิสโต ชื่อนี้ตั้งโดยไซมอน มาริอุส สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือ Io ซึ่งเป็นนักบวชหญิงของ Hera และกลายเป็นเมียน้อยของ Zeus

ไอโอมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,642 กิโลเมตร และเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 4 ในระบบ นี่คืออาณาจักรภูเขาไฟที่แท้จริง ซึ่งมีชั้นหินที่ยังคุกรุ่นอยู่ประมาณ 400 รูปแบบ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเหล็กหลอมเหลว ดวงจันทร์มีชั้นบรรยากาศที่บางมาก (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์)

ยุโรปได้รับการตั้งชื่อตามหญิงสูงศักดิ์ชาวฟินีเซียนซึ่งซุสติดพัน เธอกลายเป็นราชินีแห่งเกาะครีต ครอบคลุมระยะทาง 31,216 กม. และเล็กที่สุดในกลุ่มกาลิเลโอ พื้นผิวประกอบด้วยชั้นน้ำล้อมรอบเนื้อโลก (100 กม.) ชั้นบนสุดเป็นน้ำแข็ง และด้านล่างเป็นน้ำของเหลว หากเป็นเช่นนั้น ที่นี่ก็เป็นสถานที่ที่น่าค้นหาชีวิต

พื้นผิวของยูโรปาไม่มีหลุมอุกกาบาตเนื่องจากดวงจันทร์ยังอายุน้อยและมีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ประกอบด้วยวัสดุซิลิเกต แกนเหล็ก และชั้นบรรยากาศที่อ่อนแอ (ออกซิเจน)

ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 5,262 กม. แกนีมีดจึงมีขนาดเป็นอันดับหนึ่งในบรรดาดาวเทียมของระบบสุริยะ มันเกินกว่าดาวพุธ แต่เป็นโลกน้ำแข็ง จึงมีมวลเพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้น นอกจากนี้ยังเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวที่มีสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการพาความร้อนภายในแกนเหล็ก

ดาวเทียมประกอบด้วยหินซิลิเกตและน้ำแข็ง เชื่อกันว่าที่ระดับความลึก 200 กม. จะมีมหาสมุทรน้ำเค็ม มีหลุมอุกกาบาตมากมายบนพื้นผิว ซึ่งส่วนใหญ่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง มี O, O 2 และโอโซนอยู่ในบรรยากาศ

คาลลิสโตเป็นดาวเทียมที่ห่างไกลที่สุดในบรรดาดาวเทียมทั้งสี่ดวงของกาลิเลโอ ยาวกว่า 4,820.6 กม. และใหญ่เป็นอันดับสามในระบบ ชื่อนี้ตั้งไว้เพื่อเป็นเกียรติแก่ธิดาของกษัตริย์ไลคาออน มันถูกแทนด้วยหินและน้ำแข็งในส่วนเท่าๆ กัน ไม่มีความหนาแน่นสูงและสามารถรองรับมหาสมุทรได้ที่ระดับความลึก 100 กม.

พื้นผิวเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาต โดยหลุมที่ใหญ่ที่สุด (วัลฮัลลา) ทอดยาวกว้าง 3,000 กม. บรรยากาศเบาบางและมีคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนโมเลกุล คาลลิสโตอยู่ห่างจากดาวพฤหัส ดังนั้นจึงได้รับการปกป้องจากรังสีมากกว่า

กลุ่มชั้นในประกอบด้วยดาวเทียม 4 ดวง ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 200 กม. ห่างออกไปไม่ถึง 200,000 กม. และความโน้มเอียงของวงโคจรอยู่ที่ 0.5 องศา Metis, Adrastea, Almathea และ Thebe อยู่ที่นี่

ใกล้ที่สุดคือเมทิส (128,000 กม.) มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 40 กม. และมีรูปร่างไม่สมมาตรอย่างยิ่ง พวกเขาค้นพบมันได้เฉพาะในปี 1979 ระหว่างการเดินทางของยานโวเอเจอร์ 1 ตั้งชื่อตามภรรยาคนแรกของซุส

Adrastea อยู่ห่างจากโลก 129,000 กม. มีความกว้าง 20 กม. มันเป็นดวงจันทร์ที่เล็กที่สุดในกลุ่มนี้ ค้นพบโดยยานโวเอเจอร์ในปี 1979

อัลมาเธียถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2435 สิ่งนี้ทำโดย E.E. Barnard ซึ่งตั้งชื่อมันตามนางไม้ แสดงด้วยน้ำแข็งที่มีรูพรุนด้วยวัสดุที่ไม่ปรากฏชื่อ มีการก่อตัวของปล่องภูเขาไฟมากมายบนพื้นผิว

Thebe มีรูปร่างผิดปกติและมีสีแดง นอกจากนี้ยังมีหลุมอุกกาบาตบนพื้นผิวและภูเขาสูงมากมาย

ระบบดาวพฤหัสบดี

นักดาราศาสตร์ Dmitry Titov เกี่ยวกับคุณสมบัติของดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีความเป็นไปได้ของชีวิตที่ปรากฏบนพวกมันและการสำรวจอวกาศของ JUICE:

ดาวเทียมที่ผิดปกติของดาวพฤหัสบดี

ดาวเทียมที่ไม่ปกติคือวัตถุท้องฟ้าที่มีขนาดเล็กกว่ามาก ซึ่งอยู่ห่างจากดาวเคราะห์มากและมีวงโคจรประหลาด แบ่งออกเป็นกลุ่มต่างๆ ระบุตามลักษณะวงโคจรหรือโครงสร้าง พวกมันถูกดึงโดยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์หรือเกิดจากการกระแทก

กลุ่มนี้ใช้ชื่อจากสมาชิกที่ใหญ่ที่สุด ตัวอย่างเช่น มีกลุ่มหิมาเลีย ซึ่งดวงจันทร์มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 85 กม. ก่อนหน้านี้เป็นดาวเคราะห์น้อยและถูกดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัส

กลุ่มของ Karme ติดตามดาวเทียมระยะทาง 23 กิโลเมตร วัตถุทั้งหมดนั้นมีวงโคจรถอยหลังเข้าคลอง (พวกมันหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับดาวเคราะห์)

อนันเกขยายระยะทาง 14 กม. ก่อนหน้านี้เป็นดาวเคราะห์น้อยที่ถูกดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วง กอปรด้วยทางเดินโคจรถอยหลังเข้าคลอง

ปาสิผามีวัตถุหลากสีมากมาย ทั้งหมดนี้ถูกสร้างขึ้นหลังจากการกระแทกหลายครั้ง รัศมีถึง 30 กม. และหมุนถอยหลังเข้าคลอง นอกจากนี้ยังมีดาวเทียมที่ไม่รวมอยู่ในกลุ่มอื่นด้วย ได้แก่ S/2003 J 12 และ S/2011 J 1 โดยที่ดาวเทียมดวงแรกเป็นดาวเทียมที่อยู่ไกลที่สุด

โครงสร้างและองค์ประกอบของดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี

ความหนาแน่นเฉลี่ยจะลดลงตามระยะห่างจากดาวเคราะห์ ส่วนที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดคือคาลลิสโต ซึ่งประกอบด้วยน้ำแข็งและหิน ไอโอมีหินและเหล็ก พื้นผิวปล่องภูเขาไฟเป็นลักษณะเฉพาะของคาลลิสโต ซึ่งบ่งบอกว่าไม่มีแกนกลางที่เป็นหินหรือโลหะ

ระยะทางจากดาวเคราะห์ยังมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นผิวของดาวเทียมอย่างมีนัยสำคัญ แกนีมีดแสดงกิจกรรมการแปรสัณฐานในอดีต ยูโรปามีแผ่นน้ำแข็ง ส่วนไอโอเป็นดวงจันทร์ชั้นในสุดที่มีกำมะถันและภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่

สามารถสังเกตได้: ยิ่งวัตถุอยู่ใกล้ดาวเคราะห์มากเท่าไร พื้นผิวก็จะยิ่งร้อนมากขึ้นเท่านั้น เชื่อกันว่าดวงจันทร์ทุกดวงมีโครงสร้างภายในที่ชวนให้นึกถึงคาลลิสโตสมัยใหม่ นั่นคือดาวเทียมทุกดวงยกเว้นคัลลิสโตมีน้ำแข็งละลายอยู่ข้างใน ทำให้หินและเหล็กจมลึกลงไปภายในและมีน้ำปกคลุมพื้นผิว

เป็นการยากที่จะบอกว่าใครเป็นผู้คิดค้นกล้องโทรทรรศน์เป็นคนแรก เป็นที่ทราบกันดีว่าแม้แต่คนสมัยก่อนก็ยังใช้แว่นขยาย ตำนานยังมาถึงเราด้วยว่า Julius Caesar ที่ถูกกล่าวหาว่าในระหว่างการจู่โจมอังกฤษจากชายฝั่งกอลได้มองดูดินแดนอังกฤษที่เต็มไปด้วยหมอกผ่านกล้องโทรทรรศน์ Roger Bacon หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์และนักคิดที่น่าทึ่งที่สุดแห่งศตวรรษที่ 13 อ้างในบทความเรื่องหนึ่งของเขาว่าเขาคิดค้นเลนส์ผสมกันโดยช่วยให้วัตถุที่อยู่ห่างไกลปรากฏอยู่ใกล้เมื่อมองดู

ไม่ทราบว่าเป็นกรณีนี้จริงหรือไม่ อย่างไรก็ตามไม่อาจโต้แย้งได้ว่าในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 ในฮอลแลนด์ ช่างแว่นตาสามคนประกาศการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ - Lippershey, Metius และ Jansen เกือบจะพร้อมกัน พวกเขาบอกว่าลูก ๆ ของช่างแว่นตาคนหนึ่งกำลังเล่นเลนส์อยู่ โดยบังเอิญวางตำแหน่งเด็กสองคนไว้โดยไม่ได้ตั้งใจ จนหอระฆังที่อยู่ห่างไกลออกไปดูเหมือนอยู่ใกล้กัน อาจเป็นไปได้ว่าภายในสิ้นปี 1608 กล้องโทรทรรศน์ตัวแรกได้ถูกผลิตขึ้นและมีข่าวลือเกี่ยวกับเครื่องมือทางแสงใหม่เหล่านี้แพร่กระจายอย่างรวดเร็วไปทั่วยุโรป

ในเมืองปาดัวในเวลานี้ กาลิเลโอ กาลิเลอี ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยในท้องถิ่น ผู้พูดจาไพเราะ และผู้สนับสนุนคำสอนของโคเปอร์นิคัสอย่างกระตือรือร้น เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางอยู่แล้ว เมื่อได้ยินเกี่ยวกับเครื่องมือเกี่ยวกับการมองเห็นแบบใหม่ กาลิเลโอจึงตัดสินใจสร้างกล้องโทรทรรศน์ด้วยมือของเขาเอง เขาเองก็พูดถึงเรื่องนี้แบบนี้:

“สิบเดือนที่แล้วเป็นที่รู้กันว่าเฟลมมิ่งคนหนึ่งได้สร้างมุมมองขึ้นมาด้วยความช่วยเหลือ ซึ่งวัตถุที่มองเห็นได้ซึ่งอยู่ไกลจากดวงตาสามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนราวกับว่าพวกมันอยู่ใกล้ ๆ นี่คือเหตุผลว่าทำไมฉันจึงหันไปหาเหตุผลและแนวทางในการประดิษฐ์เครื่องดนตรีที่คล้ายคลึงกัน หลังจากนั้นไม่นาน อาศัยหลักคำสอนเรื่องการหักเหของแสง ฉันจึงเข้าใจแก่นแท้ของสสารและทำท่อตะกั่วก่อน จากนั้นจึงวางแว่นสายตา 2 อันไว้ที่ปลายด้านหนึ่ง โดยด้านหนึ่งแบนทั้งสองข้าง และอีกด้านหนึ่งมีกระจกนูน 1 อัน -ทรงกลมเว้าอีกอัน”

เทคโนโลยีกล้องส่องทางไกลรุ่นแรกนี้เพิ่มขึ้นเพียงสามเท่าเท่านั้น ต่อมากาลิเลโอสามารถสร้างเครื่องมือขั้นสูงที่ขยายได้ 30 เท่า จากนั้นดังที่กาลิเลโอเขียนไว้ว่า “เมื่อละทิ้งกิจการทางโลกแล้ว ข้าพเจ้าจึงหันไปหาชาวสวรรค์”

7 มกราคม 1610 จะยังคงเป็นวันที่น่าจดจำตลอดไปในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ ในตอนเย็นของวันนี้ กาลิเลโอชี้กล้องโทรทรรศน์ที่เขาสร้างไว้บนท้องฟ้าเป็นครั้งแรก เขาเห็นสิ่งที่ไม่สามารถคาดเดาล่วงหน้าได้ ดวงจันทร์ซึ่งเต็มไปด้วยภูเขาและหุบเขา กลายเป็นโลกที่คล้ายกันอย่างน้อยก็เพื่อบรรเทาทุกข์ให้กับโลก ดาวเคราะห์ดาวพฤหัสปรากฏตัวต่อหน้าต่อตากาลิเลโอที่ประหลาดใจเป็นดิสก์เล็ก ๆ ซึ่งมีดาวฤกษ์ที่ผิดปกติสี่ดวงโคจรรอบ - ดาวเทียมของมัน ภาพขนาดย่อนี้ดูคล้ายกับระบบสุริยะตามแนวคิดของโคเปอร์นิคัส เมื่อสังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์ ดาวเคราะห์ดาวศุกร์กลายเป็นเหมือนดวงจันทร์ดวงเล็ก มันเปลี่ยนระยะซึ่งบ่งบอกถึงการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์ บนดวงอาทิตย์ (ปิดตาด้วยกระจกสีเข้ม) กาลิเลโอมองเห็นจุดดำ ดังนั้นจึงหักล้างคำสอนที่ยอมรับโดยทั่วไปของอริสโตเติลเกี่ยวกับ "ความบริสุทธิ์ที่ขัดขืนไม่ได้ของสวรรค์" จุดเหล่านี้เคลื่อนตัวสัมพันธ์กับขอบดวงอาทิตย์ ซึ่งกาลิเลโอสรุปได้อย่างถูกต้องว่าดวงอาทิตย์หมุนรอบแกนของมัน

ในคืนที่มืดมิดและโปร่งใส ดาวหลายดวงที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยตาเปล่าสามารถมองเห็นได้ในขอบเขตการมองเห็นของกล้องโทรทรรศน์กาลิลี จุดพร่ามัวบางจุดบนท้องฟ้ายามค่ำคืนกลายเป็นกระจุกดาวที่ส่องสว่างจางๆ ทางช้างเผือกยังกลายเป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่พลุกพล่านจำนวนมาก โดยมีแถบสีขาวสว่างเล็กน้อยล้อมรอบท้องฟ้าทั้งหมด

ความไม่สมบูรณ์ของกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกทำให้กาลิเลโอไม่สามารถมองดูวงแหวนของดาวเสาร์ได้ แทนที่จะเป็นวงแหวน เขาเห็นอวัยวะแปลก ๆ สองอันทั้งสองด้านของดาวเสาร์และใน "Starry Messenger" ของเขา - ไดอารี่ของการสังเกต - กาลิเลโอถูกบังคับให้เขียนว่าเขา "สังเกตดาวเคราะห์ที่สูงที่สุด" (นั่นคือดาวเสาร์) " ในสามเท่า”

การค้นพบของกาลิเลโอเป็นรากฐาน ดาราศาสตร์กล้องส่องทางไกล. แต่กล้องโทรทรรศน์ของเขา (รูปที่ 11) ซึ่งในที่สุดก็ยอมรับโลกทัศน์ใหม่ของโคเปอร์นิกันนั้นไม่สมบูรณ์มาก ในช่วงชีวิตของกาลิเลโอ พวกมันถูกแทนที่ด้วยกล้องโทรทรรศน์ประเภทที่แตกต่างกันเล็กน้อย ผู้ประดิษฐ์เครื่องดนตรีชนิดใหม่นี้คือ Johannes Kepler ซึ่งคุ้นเคยกับเราอยู่แล้ว ในปี ค.ศ. 1611 ในบทความเรื่อง Dioptrics เคปเลอร์บรรยายถึงกล้องโทรทรรศน์ที่ประกอบด้วยเลนส์สองนูนสองด้าน เคปเลอร์เองซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ตามทฤษฎีทั่วไป จำกัดตัวเองอยู่เพียงการอธิบายการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ใหม่เท่านั้น และคนแรกที่สร้างกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวและใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางดาราศาสตร์ก็คือ เยสุอิต ไชเนอร์ ฝ่ายตรงข้ามของกาลิเลโอในการถกเถียงอย่างดุเดือดเกี่ยวกับธรรมชาติของ จุดแดด

พิจารณารูปแบบการมองเห็นและหลักการทำงานของกล้องโทรทรรศน์กาลิเลียนและเคปเปิล เลนส์ กหันหน้าไปทางวัตถุที่สังเกต เรียกว่า เลนส์และเลนส์นั้น ในซึ่งผู้สังเกตได้เพ่งมองดู- ช่องมองภาพ. ถ้าเลนส์อยู่ตรงกลางหนากว่าที่ขอบจะเรียกว่า โดยรวมหรือเชิงบวก มิฉะนั้น - กระจายตัวหรือเชิงลบ โปรดทราบว่าในกล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอเอง เลนส์เป็นเลนส์พลาโนนูน และเลนส์ใกล้ตาเป็นเลนส์พลาโนเว้า โดยพื้นฐานแล้ว กล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอเป็นต้นแบบของกล้องส่องทางไกลโรงละครสมัยใหม่ ซึ่งใช้เลนส์แบบนูนสองด้านและเลนส์แบบโค้งสองเหลี่ยม ในกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์ ทั้งวัตถุประสงค์และช่องมองภาพเป็นเลนส์เลนติคูลาร์ที่เป็นบวก

ลองจินตนาการถึงเลนส์ที่มีเหลี่ยมนูนสองด้านที่ง่ายที่สุด ซึ่งมีพื้นผิวทรงกลมที่มีความโค้งเท่ากัน เรียกว่าเส้นตรงที่เชื่อมระหว่างจุดศูนย์กลางของพื้นผิวเหล่านี้ แกนแสงเลนส์ หากรังสีที่ตกลงขนานกับแกนแสงตกบนเลนส์ดังกล่าว รังสีเหล่านั้นซึ่งหักเหในเลนส์จะถูกรวบรวมที่จุดบนแกนแสงที่เรียกว่า จุดสนใจเลนส์ ระยะห่างจากศูนย์กลางเลนส์ถึงโฟกัสเรียกว่าทางยาวโฟกัส ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเข้าใจว่ายิ่งความโค้งของพื้นผิวของเลนส์สะสมมากเท่าไร ความยาวโฟกัสก็จะสั้นลงเท่านั้น เมื่อโฟกัสของเลนส์ดังกล่าวมันจะปรากฎเสมอ จริงรูปภาพของวัตถุ

เลนส์เนกาทีฟที่แยกออกไปมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป พวกมันกระจายลำแสงที่ตกลงมาบนพวกมันขนานกับแกนแสงและไม่ใช่ตัวรังสีเอง แต่เป็นส่วนขยายของพวกมันที่มาบรรจบกันที่โฟกัสของเลนส์ดังกล่าว ดังนั้นเลนส์ที่แยกออกจึงมีอย่างที่พวกเขาพูดกันว่า จินตภาพมุ่งเน้นและให้ จินตภาพภาพ.

ในรูป รูปที่ 12 แสดงเส้นทางของรังสีในกล้องโทรทรรศน์กาลิเลียน เนื่องจากในทางปฏิบัติแล้ว เทห์ฟากฟ้านั้น "อยู่ที่อนันต์" จึงได้ภาพเหล่านั้นมา ระนาบโฟกัสนั่นคือในระนาบที่ผ่านโฟกัส เอฟและตั้งฉากกับแกนแสง ระหว่างโฟกัสกับเลนส์ กาลิเลโอวางเลนส์ที่แยกออกไป ซึ่งให้ จินตภาพ ตรง และขยายภาพ มน.

ข้อเสียเปรียบหลักของกล้องโทรทรรศน์กาลิลีคือมีขนาดเล็กมาก แนวสายตา- เป็นชื่อที่ตั้งให้กับเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของวงกลมท้องฟ้าที่มองเห็นได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์ ด้วยเหตุนี้กาลิเลโอจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะชี้กล้องโทรทรรศน์ไปที่เทห์ฟากฟ้าและสังเกตดู ด้วยเหตุผลเดียวกัน กล้องโทรทรรศน์กาลิลีจึงไม่ได้ใช้ในดาราศาสตร์หลังจากนักประดิษฐ์เสียชีวิต และกล้องส่องทางไกลโรงละครสมัยใหม่ก็ถือได้ว่าเป็นของที่ระลึก

ในกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์ (ดูรูปที่ 12) ซีดีมันกลายเป็นของจริงขยายใหญ่และ ฤvertedษี. เหตุการณ์สุดท้ายซึ่งไม่สะดวกเมื่อสังเกตวัตถุบนโลกนั้นไม่สำคัญในดาราศาสตร์ - ท้ายที่สุดแล้วไม่มีส่วนบนหรือส่วนล่างที่แน่นอนในอวกาศ ดังนั้นเทห์ฟากฟ้าจึงไม่สามารถ "คว่ำ" ด้วยกล้องโทรทรรศน์ได้

ข้อได้เปรียบหลักประการแรกจากสองประการของกล้องโทรทรรศน์คือการเพิ่มมุมรับภาพที่เราเห็นวัตถุท้องฟ้า ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ดวงตาของมนุษย์สามารถแยกวัตถุสองส่วนออกจากกันได้ หากระยะห่างเชิงมุมระหว่างส่วนทั้งสองนั้นไม่น้อยกว่าส่วนโค้งหนึ่งนาที ตัวอย่างเช่น บนดวงจันทร์ด้วยตาเปล่าสามารถแยกแยะได้เฉพาะรายละเอียดขนาดใหญ่ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเกิน 100 เท่านั้น กม. ในสภาวะที่เอื้ออำนวย เมื่อดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมไปด้วยเมฆหมอก จะสามารถมองเห็นจุดดับที่ใหญ่ที่สุดบนพื้นผิวได้ ด้วยตาเปล่าไม่เห็นรายละเอียดอื่นๆ บนเทห์ฟากฟ้า กล้องโทรทรรศน์เพิ่มมุมมองเป็นสิบหรือหลายร้อยเท่า

ข้อได้เปรียบประการที่สองของกล้องโทรทรรศน์เมื่อเปรียบเทียบกับดวงตาก็คือ กล้องโทรทรรศน์จะรวบรวมแสงได้มากกว่ารูม่านตามนุษย์มาก ซึ่งแม้ในที่มืดสนิทก็มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 8 มม. เห็นได้ชัดว่าปริมาณแสงที่กล้องโทรทรรศน์รวบรวมไว้นั้นมากกว่าปริมาณที่ดวงตารวบรวมได้หลายเท่าเนื่องจากพื้นที่ของเลนส์มากกว่าพื้นที่รูม่านตา กล่าวอีกนัยหนึ่ง อัตราส่วนนี้เท่ากับอัตราส่วนของกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์และรูม่านตา

แสงที่กล้องโทรทรรศน์รวบรวมไว้จะโผล่ออกมาจากช่องมองภาพเป็นลำแสงที่มีความเข้มข้น ส่วนที่เล็กที่สุดเรียกว่า นักเรียนออก. ในความเป็นจริง, นักเรียนออกคือภาพของเลนส์ที่สร้างขึ้นโดยช่องมองภาพ สามารถพิสูจน์ได้ว่ากำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ (นั่นคือ มุมรับภาพที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับตาเปล่า) เท่ากับอัตราส่วนของทางยาวโฟกัสของเลนส์ต่อทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา ดูเหมือนว่าการเพิ่มทางยาวโฟกัสของเลนส์และลดทางยาวโฟกัสของเลนส์ตาจะทำให้สามารถขยายภาพได้ ตามทฤษฎีแล้วสิ่งนี้เป็นจริง แต่ในทางปฏิบัติแล้วทุกอย่างดูแตกต่างออกไป ประการแรก ยิ่งใช้กำลังขยายในกล้องโทรทรรศน์สูงเท่าใด ขอบเขตการมองเห็นก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น ประการที่สอง เมื่อกำลังขยายเพิ่มขึ้น การเคลื่อนไหวของอากาศจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ไอพ่นอากาศที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันจะเปื้อน ทำให้ภาพเสีย และบางครั้งสิ่งที่มองเห็นได้เมื่อใช้กำลังขยายต่ำก็จะหายไปเมื่อใช้กำลังขยายสูง ในที่สุด ยิ่งกำลังขยายสูง ภาพท้องฟ้าก็จะยิ่งซีดลง (เช่น ดวงจันทร์) กล่าวอีกนัยหนึ่ง ด้วยกำลังขยายที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าจะมองเห็นรายละเอียดได้มากขึ้นบนดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ แต่ความสว่างพื้นผิวของภาพก็ลดลง ยังมีอุปสรรคอื่นๆ ที่ทำให้ไม่สามารถใช้กำลังขยายที่ใหญ่มากได้ (เช่น หลายพันหรือหลายหมื่นครั้ง) เราต้องหาสิ่งที่ดีที่สุดและดังนั้นตามกฎแล้วแม้ในกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ กำลังขยายสูงสุดจะต้องไม่เกินหลายร้อยเท่า

เมื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ ตั้งแต่สมัยกาลิเลโอ กฎต่อไปนี้ได้ปฏิบัติตาม: รูม่านตาทางออกของกล้องโทรทรรศน์ไม่ควรใหญ่กว่ารูม่านตาทางออกของผู้สังเกตการณ์ เป็นเรื่องง่ายที่จะตระหนักได้ว่าไม่เช่นนั้นแสงบางส่วนที่เลนส์สะสมไว้จะสูญเปล่า ปริมาณที่สำคัญมากที่แสดงลักษณะของเลนส์กล้องโทรทรรศน์นั้นสัมพันธ์กัน รูนั่นคืออัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์กล้องโทรทรรศน์ต่อทางยาวโฟกัส อัตราส่วนรูรับแสงเลนส์นี้เรียกว่ากำลังสองของรูรับแสงสัมพัทธ์ของกล้องโทรทรรศน์ ยิ่งกล้องโทรทรรศน์ “เร็ว” มากเท่าใด รูรับแสงของเลนส์ก็จะยิ่งมากขึ้น ภาพวัตถุที่กล้องโทรทรรศน์ก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น ปริมาณแสงที่กล้องโทรทรรศน์รวบรวมได้จะขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์เท่านั้น (แต่ไม่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนรูรับแสง!) เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการเลี้ยวเบนในทัศนศาสตร์ เมื่อสังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์ ดาวสว่างจึงปรากฏเป็นดิสก์ขนาดเล็กที่ล้อมรอบด้วยวงแหวนรุ้งที่มีศูนย์กลางหลายวง แน่นอนว่าดิสก์การเลี้ยวเบนไม่เกี่ยวข้องกับดิสก์ที่เป็นตัวเอกจริงๆ

โดยสรุปเราจะแจ้งให้ผู้อ่านทราบถึงข้อมูลทางเทคนิคพื้นฐานเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์กาลิเลโอตัวแรก อันที่เล็กกว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางเลนส์ 4 ซมที่ทางยาวโฟกัส 50 ซม(รูรับแสงสัมพัทธ์คือ 4/50 = 0.08) มันเพิ่มมุมมองเพียงสามครั้งเท่านั้น กล้องโทรทรรศน์ตัวที่สองที่ล้ำหน้ากว่าซึ่งกาลิเลโอค้นพบครั้งยิ่งใหญ่มีเลนส์ใกล้วัตถุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.5 ซมที่ทางยาวโฟกัส 125 ซมและเพิ่มขึ้นถึง 34 เท่า เมื่อสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์นี้ กาลิเลอีสามารถแยกแยะดาวฤกษ์ได้มากถึงขนาด 8 ซึ่งสว่างกว่าดาวฤกษ์ที่แทบมองไม่เห็นในท้องฟ้ายามค่ำคืนถึง 6.25 เท่า

นั่นคือจุดเริ่มต้นที่เรียบง่ายของ "แชมป์" ของกล้องโทรทรรศน์ซึ่งเปิดเผยในภายหลัง - การต่อสู้อันยาวนานเพื่อปรับปรุงเครื่องมือทางดาราศาสตร์หลักเหล่านี้

หมายเหตุ

ฉันอ้างอิงจากหนังสือของบี.จี. Kuznetsov “กาลิเลโอ”, “วิทยาศาสตร์”, 1964, หน้า 71

ชื่อ "กล้องโทรทรรศน์" ได้รับการกำหนดให้เป็นเครื่องมือใหม่โดยการตัดสินใจของ Italian Academy of Sciences

ส่วนพิเศษมีไว้สำหรับกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงแบบกระจก

ท่อกาลิลีไม่มีรูม่านตาออก

สถาบันการศึกษาเทศบาล โรงเรียนมัธยม Ozyorsk

"ประวัติความเป็นมาของการสร้างกล้องโทรทรรศน์"

นักแสดง: Plohotnyuk Alena

นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 10

ครูที่ปรึกษา: Fomicheva E. V.

ปีการศึกษา 2552-2553 ปี

1. บทนำ………………………………………………………..3น.

2. ประวัติความเป็นมาของกล้องโทรทรรศน์ตัวแรก:

2.1. การค้นพบลูก ๆ ของอาจารย์ลิปเปอร์ชีย์………………3-4pp.

2.2. “ไข้ยืดไสลด์”……………………………..4p

2.3. กล้องโทรทรรศน์ของพี่น้อง Huygens ………………………………….5pp.

2.4. กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ……………………………………………………………5-6pp.

3. วัตถุประสงค์ของกล้องโทรทรรศน์…………………………………………..6-7pp.

4. ประเภทของกล้องโทรทรรศน์:

4.1. กล้องโทรทรรศน์หักเห………………………………….7pp.

4.2. กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง………………………………………….7p

4.3. กล้องโทรทรรศน์วงเดือน …………………………………….7หน้า

5. ความสามารถของกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่:

5.1. กล้องโทรทรรศน์ไม่มีตา…………………………………………...8p

5.2. กล้องโทรทรรศน์วิทยุ……………………………………………………………8-9pp.

5.3. กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด……………………………………9p

5.4. กล้องโทรทรรศน์อัลตราไวโอเลต…………………………….....9p

5.5. กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์……………………………9p

5.6. กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมา………………………………….10p

6. ตัวอย่างกล้องโทรทรรศน์…………………………………………..10-11หน้า

7. กล้องโทรทรรศน์อวกาศ……………………………...11-12pp.

8. บทสรุป…………………………………………..…12น.

9. ภาคผนวก…………………………………………13-14หน้า

10. รายการอ้างอิง………………..15 หน้า

“แบกความรู้สึกของเราไปไกลเกินขอบเขตจินตนาการ

บรรพบุรุษของเรา เครื่องดนตรีมหัศจรรย์เหล่านี้

กล้องโทรทรรศน์เปิดทางให้ลึกยิ่งขึ้น

และความเข้าใจธรรมชาติที่สวยงามมากขึ้น”
เรอเน เดส์การตส์, 1637

1. บทนำ

สวรรค์มีอยู่สำหรับผู้ชายเท่านั้นและอยู่ในความคิดของเขาเท่านั้น ท้ายที่สุดแล้ว ท้องฟ้าก็เป็นเพียงภาพของจักรวาลที่มนุษย์สังเกตเห็นจากที่อาศัยเล็กๆ ของเขา นั่นก็คือ โลก ความคิดของผู้คนเกี่ยวกับโลกแห่งดวงดาวเปลี่ยนแปลงไปทุกปี เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดเกี่ยวกับอวกาศที่มันรู้อยู่แล้ว เพราะมีความลับมากมายในนั้น มีเหตุการณ์ที่น่าทึ่งมากมาย...

บางครั้งเมื่อมองดูท้องฟ้าก็คิดว่าในสมัยก่อนเมื่อมองดูท้องฟ้าที่ดูนิ่งเฉยแทบไม่เปลี่ยนแปลงพวกเขาสามารถค้นพบค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่กำหนดวิถีของดาวเคราะห์ได้คำเดียวว่า "คลี่คลาย" ความลับของ จักรวาล. ท้ายที่สุดแล้ว ไม่ใช่ทุกสิ่งที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เมื่อเริ่มสนใจปัญหานี้ ฉันจึงพบว่าเครื่องมือทางดาราศาสตร์ชิ้นแรกคือกล้องโทรทรรศน์ ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมามีการปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงไป ช่างน่ายินดีจริงๆ ที่กล้องโทรทรรศน์ตัวแรกเกิดขึ้นในหมู่คนธรรมดาและนักวิทยาศาสตร์! มีการค้นพบที่น่าเหลือเชื่อตามมา! แต่ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา กล้องโทรทรรศน์ไม่ได้สูญเสียความสำคัญไป นั่นคือเหตุผลที่ฉันอยากรู้ว่ากล้องโทรทรรศน์ตัวแรกคืออะไร ใครเป็นผู้ค้นพบ และกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่มีความสามารถอะไรบ้าง และนี่คือ “การค้นพบ” ที่ฉันสร้างขึ้นเพื่อตัวเอง...

2. ประวัติความเป็นมาของกล้องโทรทรรศน์ตัวแรก:

2.1. การค้นพบลูกๆ ของอาจารย์ลิปเปอร์ชีย์

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 ช่างแว่นตา Lippershey อาศัยอยู่ในเมืองมิดเดลเบิร์กของเนเธอร์แลนด์ (ภาคผนวกที่ 1) ช่างฝีมือธรรมดาผู้ชำนาญการทำแว่นสายตา วันหนึ่งลูกชายของลิปเปอร์ชีย์นั่งอยู่ที่บ้าน เพื่อสร้างความสนุกสนานให้ตัวเอง เด็กชายดึงแว่นสายตาที่ขัดเงาและชำรุดจำนวนหนึ่งออกมาวางบนขอบหน้าต่าง และเริ่มวางซ้อนกัน โดยมองดูผลลัพธ์ที่รวมกันทีละอัน เขามองดูแมลงวัน เขากำเลนส์ไว้ในหมัดแล้วดึงเลนส์เหล่านั้นมาที่ดวงตาของเขา จากนั้นเขาก็หยิบแก้วในมือแต่ละข้างและยกหมัดทั้งสองข้างไปที่ตาข้างเดียวพร้อมกัน... เกิดอะไรขึ้นที่นี่! เด็กชายกรีดร้อง ขว้างแก้ว ปิดตาด้วยมือแล้ววิ่งเข้าไปในส่วนลึกของห้อง สำหรับเขาแล้วดูเหมือนว่าหอคอยของศาลากลางที่เขามองผ่านเลนส์ทั้งสองได้ก้าวเข้ามาหาเขาแล้ว มันเหมือนกับเวทมนตร์

หลายวันผ่านไป ผู้พิพากษาก็มาปรากฏตัวที่ลิปเปอร์ชีย์ ในมือของอาจารย์มีท่อตะกั่วที่มีเลนส์สอดอยู่ กระสุนปืนอันน่าทึ่งนี้ทำให้สามารถพิจารณาวัตถุที่อยู่ห่างไกลได้ราวกับว่าพวกมันอยู่ใกล้มาก ลิปเปอร์ชีย์เสนอที่จะขาย "สิ่งประดิษฐ์ของเขา" ให้กับเจ้าหน้าที่ของเมือง พ่อค้าในมิดเดลเบิร์กมองดูโทรศัพท์อย่างกระตือรือร้นและโบกแขนเสื้อกว้าง แต่ปฏิเสธที่จะยอมรับว่าลิปเปอร์ชีย์เป็นผู้เขียนสิ่งประดิษฐ์นี้ ลิปเปอร์ชีย์พยายามจดสิทธิบัตรและขายไปป์หลายครั้ง ให้กับนายพลแห่งรัฐดัตช์หรือเจ้าชายมอริตซ์แห่งออเรนจ์ อย่างไรก็ตามเขาไม่เคยได้รับสิทธิบัตรเลย ในไม่ช้าช่างแว่นตาคนอื่น ๆ ก็ปรากฏตัวในเมืองใกล้เคียงโดยอ้างว่าได้รับเกียรติในการประดิษฐ์หลอดส่องเฉพาะจุด ข่าวลือเกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์ของชาวดัตช์แพร่กระจายไปทั่วยุโรป โดยได้รับรายละเอียดและการบิดเบือนอันเหลือเชื่อ

2.2. "ไข้กล้องส่องทางไกล"

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 “ไข้กล้องส่องทางไกล” ครอบงำทุกคน ในเมืองต่างๆ เลนส์ต่างๆ ได้รับการขัดเกลาในบ้านของช่างฝีมือและพ่อค้า ขุนนางและขุนนาง การทำกล้องโทรทรรศน์กลายเป็นกระแสนิยม และการสังเกตท้องฟ้าเป็นเพียงกิจกรรมที่จำเป็นสำหรับผู้ที่มีการศึกษาไม่มากก็น้อย ปัจจุบันผู้คนไม่เพียงแต่สามารถติดตามการเคลื่อนที่ของดวงดาวที่พเนจรไปบนท้องฟ้า แต่ยังตรวจสอบรายละเอียดของโครงสร้างของดวงจันทร์ และสังเกตดาวเคราะห์พร้อมกับดาวเทียมของพวกเขาด้วย จริงอยู่ ในตอนแรกการศึกษาดังกล่าวต้องใช้ความพยายามอย่างมากจากผู้สังเกตการณ์ เลนส์ขัดเงาคุณภาพต่ำกลับกลายเป็นจุดเบลอที่มีเมฆมาก แทนที่จะเป็นจุดส่องสว่าง ล้อมรอบด้วยรัศมีสี (ภาคผนวกที่ 2-7)

2.3. กล้องโทรทรรศน์ของพี่น้องฮอยเกนส์

ภารกิจหลักคือการได้รับกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูง ในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 Christian Huygens ลูกชายของชาวดัตช์ผู้มั่งคั่ง เริ่มสนใจในการเจียรเลนส์และสร้างกล้องโทรทรรศน์ เมื่อยังเป็นชายหนุ่ม เขาค้นพบรูปทรงเลนส์ที่ดีที่สุดตามทฤษฎีแล้ว ปรากฎว่าเพื่อลดความบิดเบี้ยว ความโค้งของพื้นผิวของเลนส์ตัวหนึ่งควรน้อยกว่าเลนส์อีกตัวถึงหกเท่า แต่นี่คือปัญหา: ทัศนศาสตร์ในเวลานั้นยังไม่ได้เรียนรู้วิธีบดเลนส์ด้วยความโค้งที่กำหนด

มีทางเดียวเท่านั้นคือประกอบกล้องโทรทรรศน์จากเลนส์จำนวนมากที่อ่อนแอแต่ให้ภาพที่ดี นี่คือลักษณะของกล้องโทรทรรศน์ยาวตัวแรกที่ปรากฏ

เครื่องดนตรีชิ้นแรกที่ Christiaan Huygens สร้างร่วมกับน้องชายของเขามีความยาว 12 ฟุต นี่ก็ประมาณสามเมตรครึ่ง และรูของมันก็เล็กเพียง 57 มิลลิเมตร นั่นคือความยาวน้อยกว่าหกสิบเท่า

ฮอยเกนส์ใช้มันเพื่อค้นพบดวงจันทร์ของดาวเสาร์ นอกจากนี้เขายังมองเห็นส่วนที่ยื่นออกมาแปลก ๆ เหมือนกันที่ด้านข้างของโลกอย่างคลุมเครือ หากต้องการดูการก่อตัวอันลึกลับของดาวเสาร์ พี่น้อง Huygens กำลังสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีโฟกัสที่ยาวยิ่งขึ้นไปอีก ควรวัดได้ 23 ฟุต ท่อที่ยาวเช่นนี้แขวนจากเสาได้ยากอยู่แล้วและยังยากต่อการเลี้ยวและชี้อีกด้วย ไฮเกนส์ไม่ยอมแพ้และค้นพบวงแหวนของดาวเสาร์ในที่สุด ในไม่ช้า เพื่ออำนวยความสะดวกในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ จึงเริ่มทำกรอบไฟจากแผ่นไม้แทนท่อ เลนส์และช่องมองภาพติดตั้งอยู่บนเฟรม และวางรูรับแสงไว้ระหว่างนั้น

ความยาวของกล้องโทรทรรศน์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ถึง 20 แรก จากนั้น 30 หรือ 40 เมตรหรือมากกว่านั้น ฉันต้องสละเฟรม เลนส์ในกรอบขนาดเล็กถูกติดตั้งบนหลังคาของอาคารหรือบนหอคอยพิเศษ ผู้สังเกตการณ์ซึ่งมีเลนส์ใกล้ตาอยู่ในมือ พยายามจัดตำแหน่งตัวเองเพื่อให้แสงสว่างที่ต้องการอยู่ในแนวเดียวกับเลนส์และเลนส์ใกล้ตา

2.4. กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ
ในปี ค.ศ. 1609 กาลิเลโอ (ภาคผนวกที่ 8) ได้เรียนรู้เกี่ยวกับการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์โดยช่างแว่นตาชาวดัตช์ โดยได้ผลิตกล้องโทรทรรศน์ที่มีเลนส์พลาโนนูนและเลนส์ใกล้ตาพลาโนเว้าอย่างอิสระ ซึ่งให้กำลังขยายสามเท่า หลังจากนั้นไม่นานเขาก็สร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยาย 8 เท่าและ 30 เท่า (ภาคผนวกที่ 4) ในปี 1609 กาลิเลโอเริ่มสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ด้วยกล้องโทรทรรศน์และได้ค้นพบจุดมืดบนดวงจันทร์ซึ่งเขาเรียกว่าทะเลภูเขาและเทือกเขา เมื่อวันที่ 7 มกราคม พ.ศ. 2153 เขาได้ค้นพบดาวเทียม 4 ดวงของดาวพฤหัสบดีและยืนยันว่าทางช้างเผือกเป็นกลุ่มดาว

หลังจากความตื่นเต้นครั้งแรกเกี่ยวกับความเป็นไปได้ใหม่ๆ ที่เกิดจากกล้องโทรทรรศน์ลดลง ผู้สังเกตการณ์ก็เริ่มคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับคุณภาพของภาพ การค้นพบทั้งหมด "ที่อยู่บนพื้นผิว" ได้เกิดขึ้นแล้ว และผู้คนก็เห็น ผู้คนเข้าใจว่าเพื่อที่จะเจาะลึกเข้าไปในความลับของท้องฟ้าของโลกเพิ่มเติมนั้นจำเป็นต้องปรับปรุงเครื่องมือ

เครื่องรับภาพเครื่องแรกในกล้องโทรทรรศน์ซึ่งประดิษฐ์โดยกาลิเลโอในปี 1609 คือดวงตาของผู้สังเกตการณ์ ตั้งแต่นั้นมา ไม่เพียงแต่ขนาดของกล้องโทรทรรศน์จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวรับภาพโดยพื้นฐานที่เปลี่ยนไปด้วย ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 แผ่นภาพถ่ายซึ่งมีความละเอียดอ่อนในบริเวณต่างๆ ของสเปกตรัม เริ่มถูกนำมาใช้ในดาราศาสตร์ จากนั้นจึงได้คิดค้นหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) และตัวแปลงอิเล็กตรอน-ออปติคอล (EOC) (ภาคผนวกที่ 9-10)
3. วัตถุประสงค์ของกล้องโทรทรรศน์

ไม่ว่ากล้องโทรทรรศน์จะมีการออกแบบอย่างไร พวกมันก็มีคุณสมบัติที่เหมือนกัน วัตถุประสงค์ของกล้องโทรทรรศน์ทั้งหมดคือการเพิ่มมุมมองที่มองเห็นเทห์ฟากฟ้าได้ กล้องโทรทรรศน์จะรวบรวมแสงที่มาจากท้องฟ้ามากกว่าดวงตาของมนุษย์หลายเท่า ด้วยเหตุนี้ คุณสามารถดูรายละเอียดพื้นผิวของเทห์ฟากฟ้าที่ใกล้ที่สุดบนโลกผ่านกล้องโทรทรรศน์ได้ ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าและมองเห็นดาวจาง ๆ จำนวนมากได้

ภารกิจหลักของกล้องโทรทรรศน์เช่นเดียวกับอุปกรณ์ออพติคัลอื่น ๆ คือการถ่ายทอดให้ผู้สังเกตการณ์เห็นอย่างชัดเจนและละเอียดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในสิ่งที่เขาต้องการเห็น คำว่ากล้องโทรทรรศน์นั้นมีต้นกำเนิดมาจากภาษากรีก ซึ่งแปลว่า "มองเห็นได้ไกล"

วิวัฒนาการของพารามิเตอร์กล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสง

ประวัติความเป็นมาของกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ ในปี ค.ศ. 1609 หลังจากได้เรียนรู้เกี่ยวกับการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์โดยช่างแว่นตาชาวดัตช์ กาลิเลโอได้สร้างกล้องโทรทรรศน์อย่างอิสระโดยใช้เลนส์พลาโนนูนและเลนส์ใกล้ตาพลาโนเว้า ซึ่งให้กำลังขยายสามเท่า หลังจากนั้นไม่นาน เขาก็ผลิตกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยาย 8 และ 30 เท่า ในปี 1609 กาลิเลโอได้เริ่มสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ กาลิเลโอได้ค้นพบจุดมืดบนดวงจันทร์ ซึ่งเขาเรียกว่าทะเล ภูเขา และเทือกเขา เมื่อวันที่ 7 มกราคม พ.ศ. 2153 เขาได้ค้นพบดาวเทียม 4 ดวงของดาวพฤหัสบดีและยืนยันว่าทางช้างเผือกเป็นกลุ่มดาว เขาอธิบายการค้นพบเหล่านี้ไว้ในบทความเรื่อง “The Starry Messenger, Revealing Great and Extremely Amazingly Sights...” (เผยแพร่เมื่อวันที่ 12 มีนาคม 1610)

กล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ ความสามารถของกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ เครื่องรับภาพตัวแรกในกล้องโทรทรรศน์ซึ่งประดิษฐ์โดยกาลิเลโอในปี 1609 ถือเป็นดวงตาของผู้สังเกตการณ์ ตั้งแต่นั้นมา ไม่เพียงแต่ขนาดของกล้องโทรทรรศน์จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวรับภาพโดยพื้นฐานที่เปลี่ยนไปด้วย ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 แผ่นภาพถ่ายซึ่งมีความละเอียดอ่อนในบริเวณต่างๆ ของสเปกตรัม เริ่มถูกนำมาใช้ในดาราศาสตร์ จากนั้นจึงได้คิดค้นหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) และตัวแปลงอิเล็กตรอน-ออปติคอล (EOC)

กล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ ปี เส้นผ่านศูนย์กลาง D, มม. ความละเอียดในการผลิต ตัวรับรังสีเชิงมุม δ 1610 50 15 ตา 1800 1200 4 ตา 1920 2500 1.5 แผ่นถ่ายภาพ 1960 5000 1.0 แผ่นถ่ายภาพ 1980 6000 1.0 CCD 2000 10000 0.02 PZ C

วิวัฒนาการของพารามิเตอร์ของกล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสง กล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ใช้เมทริกซ์ CCD เป็นเครื่องตรวจจับรังสี CCD ประกอบด้วยเซลล์ที่ไวต่อเซมิคอนดักเตอร์จำนวนมาก (1,000 × 1,000 หรือมากกว่า) โดยแต่ละเซลล์มีขนาดหลายไมครอน ซึ่งประจุควอนตัมการแผ่รังสีสะสมในบางสถานที่ นั่นคือ องค์ประกอบภาพ รูปภาพจะถูกประมวลผลแบบดิจิทัลโดยใช้คอมพิวเตอร์ เมทริกซ์จะต้องเย็นลงที่อุณหภูมิ – 130°C *เมทริกซ์ CCD เป็นเมทริกซ์ที่ไวต่อแสงซึ่งสร้างขึ้นบนพื้นฐานของ CCD - “อุปกรณ์คู่ประจุ”

โครงสร้างกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ทุกชนิดมีเลนส์และเลนส์ใกล้ตา เลนส์ที่หันเข้าหาวัตถุที่สังเกตเรียกว่าวัตถุประสงค์ และเลนส์ที่ผู้สังเกตใส่ตาเรียกว่าช่องมองภาพ อาจมีแว่นขยายเพิ่มเติมที่ช่วยให้คุณนำดวงตาของคุณเข้าใกล้ระนาบโฟกัสมากขึ้น และดูภาพจากระยะที่น้อยลง เช่น จากมุมมองที่ใหญ่ขึ้น ดังนั้น กล้องโทรทรรศน์จึงสามารถทำได้โดยการวางเลนส์สองตัว - วัตถุประสงค์และเลนส์ใกล้ตา - บนแกนเดียวกันโดยวางติดกัน สำหรับการสังเกตวัตถุบนพื้นโลกในระยะใกล้ ระยะโฟกัสทั้งหมดจะต้องเพิ่มขึ้น ด้วยการเปลี่ยนเลนส์ตา คุณสามารถขยายภาพได้หลากหลายด้วยเลนส์ตัวเดียวกัน หากเลนส์มีความหนาตรงกลางมากกว่าที่ขอบ เลนส์จะเรียกว่า Converging หรือ Positive หรือจะเรียกว่า Dispersing หรือ Negative

เส้นตรงที่เชื่อมต่อศูนย์กลางของพื้นผิวเหล่านี้เรียกว่าแกนแสงของเลนส์ หากเลนส์ดังกล่าวถูกรังสีที่ขนานกับแกนแสงกระทบ เลนส์เหล่านั้นจะหักเหในเลนส์และรวมตัวกันที่จุดบนแกนแสงที่เรียกว่าโฟกัสของเลนส์ ระยะห่างจากศูนย์กลางเลนส์ถึงโฟกัสเรียกว่าทางยาวโฟกัส ยิ่งความโค้งของพื้นผิวของเลนส์ที่มาบรรจบกันมากเท่าไร ความยาวโฟกัสก็จะสั้นลงเท่านั้น ที่โฟกัสของเลนส์ดังกล่าว จะได้รับภาพจริงของวัตถุเสมอ

กล้องโทรทรรศน์มักมีลักษณะเฉพาะด้วยกำลังขยายเชิงมุม γ วัตถุที่สังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์จะแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์ตรงที่อยู่ห่างจากผู้สังเกตเสมอ

วัตถุประสงค์ของกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์มีหลายประเภท - เชิงแสง (วัตถุประสงค์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทั่วไป, โคโรนากราฟ, กล้องโทรทรรศน์สำหรับสังเกตดาวเทียมโลกเทียม), กล้องโทรทรรศน์วิทยุ, อินฟราเรด, นิวตริโน, รังสีเอกซ์ ด้วยความหลากหลาย กล้องโทรทรรศน์ทุกตัวที่ได้รับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแก้ปัญหาหลักสองประการได้

ภารกิจแรกของกล้องโทรทรรศน์คือการสร้างภาพที่คมชัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และในระหว่างการสังเกตด้วยสายตา จะเพิ่มระยะห่างเชิงมุมระหว่างวัตถุ (ดาว กาแล็กซี ฯลฯ) รวบรวมพลังงานรังสีให้ได้มากที่สุด เพิ่มความสว่างให้กับภาพของวัตถุ

ภารกิจที่สองของกล้องโทรทรรศน์คือการเพิ่มมุมที่ผู้สังเกตการณ์มองเห็นวัตถุ ความสามารถในการเพิ่มมุมนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยกำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ เท่ากับอัตราส่วนของทางยาวโฟกัสของเลนส์และช่องมองภาพ

หลักการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ หลักการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ไม่ใช่เพื่อขยายวัตถุ แต่เพื่อรวบรวมแสง ยิ่งองค์ประกอบหลักในการรวบรวมแสงของเลนส์หรือกระจกมีขนาดใหญ่เท่าใด แสงก็จะยิ่งสะสมมากขึ้นเท่านั้น ที่สำคัญคือปริมาณแสงทั้งหมดที่รวบรวมมาจะเป็นตัวกำหนดระดับรายละเอียดที่เห็นในท้ายที่สุด ไม่ว่าจะเป็นภูมิประเทศที่ห่างไกลหรือวงแหวนของดาวเสาร์ แม้ว่ากำลังขยายหรือกำลังสำหรับกล้องโทรทรรศน์จะมีความสำคัญ แต่ก็ไม่ได้สำคัญต่อการบรรลุถึงระดับรายละเอียด

กล้องโทรทรรศน์หักเหแสงหรือกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงใช้เลนส์ใกล้วัตถุขนาดใหญ่เป็นองค์ประกอบหลักในการรวบรวมแสง เครื่องหักเหทุกรุ่นมีเลนส์ใกล้วัตถุไม่มีสี (สององค์ประกอบ) ซึ่งช่วยลดหรือขจัดสีเพี้ยนที่ส่งผลต่อภาพที่ได้เมื่อแสงผ่านเลนส์ มีความท้าทายหลายประการในการสร้างและติดตั้งเลนส์กระจกขนาดใหญ่ นอกจากนี้เลนส์หนายังดูดซับแสงมากเกินไป เครื่องหักเหที่ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งมีเลนส์ใกล้วัตถุเส้นผ่านศูนย์กลาง 101 ซม. เป็นของหอดูดาว Yerkes

ตัวสะท้อนแสง กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ขนาดใหญ่ทุกตัวเป็นตัวสะท้อนแสง กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงยังเป็นที่นิยมในหมู่ผู้ชอบงานอดิเรกเนื่องจากไม่แพงเท่าตัวหักเห สิ่งเหล่านี้คือกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงและใช้กระจกหลักแบบเว้าเพื่อรวบรวมแสงและสร้างภาพ ในรีเฟล็กเตอร์แบบนิวตัน กระจกรองแบนขนาดเล็กจะสะท้อนแสงไปที่ผนังของท่อหลัก

กล้องโทรทรรศน์เลนส์กระจก (catadioptric) ใช้ทั้งเลนส์และกระจกเงา ด้วยเหตุนี้ การออกแบบด้านการมองเห็นจึงทำให้ได้คุณภาพของภาพที่ดีเยี่ยมและมีความละเอียดสูง แม้ว่าการออกแบบทั้งหมดจะประกอบด้วยหลอดแสงแบบพกพาที่สั้นมากก็ตาม